21.12.2021 

                                            группа: 412

 Предмет: Техника и технология ручной дуговой сварки (наплавка, резка) неплавящимися электродами в защитном газе.

Тема урока: Выбор параметров сварки. Движение горелки и присадочного материала.

Выбор параметров режима

Род и полярность тока. Большинство сталей и металлов сваривают на постоянном токе прямой полярности. Сварку алюминия, магния и бериллия ведут на переменном токе.

Сварочный ток определяется диаметром W-электрода, его маркой и материалом свариваемого изделия. Величина тока зависит не только от диаметра электрода и марки стали, но и от рода и полярности тока.

Выбор величины сварочного тока (А)

Диаметр электрода, мм	Переменный	Постоянный прямой полярности	Постоянный обратной полярности
1-2	20-100	65-160	10-30
3	100-160	140-180	20-40
4	140-220	250-340	30-50
5	200-280	300-400	40-80
6	250-300	350-450	60-100

Напряжение на дуге зависит от ее длины. Рекомендуется вести сварку на минимально короткой дуге, что соответствует пониженным напряжениям на ней. При повышенных напряжениях увеличивается ширина шва, уменьшается глубина проплавления и ухудшается защита зоны сварки. Оптимальная длина дуги составляет 1,5-3 мм, что соответствует напряжению на дуге 11-14 В.

Скорость сварки

 определяют на глаз в зависимости от размеров и формы получаемого шва.

Расход защитного газа выбирают таким, чтобы сохранялся ламинарный поток струи газа, надежно защищающий сварочную ванну.

Расстояние между концом электрода и торцом сопла горелки - выпуск электрода - при сварке стыковых соединений должен составлять 3-5 мм, а угловых и тавровых 5-8 мм.

Выбор электрода

Металл	Толщина металла, мм	Диаметр электрода, мм
Цветные	1	1,5
	2	2
	4	3
	5-6	4
	7 и более	5
Углеродистые, конструкционные и нержавеющие стали жаропрочные сплавы	0,5	1
	1	1,5
	2	2
	3	3
	4	4
	5 и более	6 6

 

Движения горелкой

Совершают только одно движение - вдоль оси шва. Отсутствие поперечных колебаний приводит к тому, что шов получается более узкий, чем при сварке покрытыми электродами. Чтобы металл шва не насыщался кислородом или азотом воздуха, надо следить, чтобы конец присадочной проволоки и W-электрод постоянно находились в зоне защитного газа. Во избежание разбрызгивания металла конец проволоки подают в сварочную ванну плавно

О степени проплавления судят по форме ванны расплавленного металла. Хорошему проплавлению соответствует ванна, вытянутая в сторону направления сварки, а плохому - круглая или овальная

Сварку обычно выполняют справа налево. При сварке без присадочного материала электрод располагают перпендикулярно к поверхности свариваемого металла, а с присадочным материалом - под углом. Присадочный пруток перемещают впереди горелки без поперечных колебаний

Движения присадочной проволокой

При наплавке валиков горизонтальных швов в нижнем положении присадочной проволоке придают два направления движения: вниз и поступательно вдоль свариваемых кромок. Это надо делать так, чтобы металл равными порциями поступал в сварочную ванну. Окончание сварки и заваривание кратера выполняют, уменьшая величину тока реостатом, включенным последовательно в сварочную цепь

Не рекомендуется прекращать сварку удлинением 

 

дуги, отводя горелку. Это ухудшает газовую защиту шва. Подачу газа выключают через 5-10 с после обрыва дуги

Изучить:  1. Выбор параметров режима.

                  2. Движения горелкой.

.                 3. Движения присадочной проволокой.

 20.12.2021

                                                           группа 203

Предмет: Технология производства сварных конструкций.

Тема урока: Технологический процесс: понятие, этапы типового технологического процесса производства сварных машиностроительных конструкций. Проектирование технологического процесса производства сварной конструкции.

Сварные металлоконструкции давно нашли свое применение в строительной отрасли, в машиностроении, в автомобильной промышленности и в других сферах производства. С каждым годом производство сварных конструкций показывает все увеличивающиеся темпы развития — и причина этого состоит в том, что потребители поняли все преимущества металлических конструкций, произведенных с помощью сварки.

К достоинствам сварных конструкций относится:

·        высокое качество и прочность соединения;

·        надежность;

·        удобство применения;

·        долгий срок службы;

·        небольшой вес;

·        экономия металла.

 

Если же говорить о недостатках сварных металлических конструкций, то к ним можно отнести неустойчивость металла к коррозии. Но современные технологии изготовления металлоконструкций и способы обработки металла позволяют легко справиться с этой проблемой.

 

Особенности сварных конструкций.

1.     Сварные конструкции характеризуются максимально прочным соединением отдельных деталей между собой, так как технология производства сварных конструкций основана на слиянии частей конструкций в единое целое на молекулярном уровне. Металл на краях деталей расплавляется до жидкого состояния, и таким образом происходит обмен молекулами. В результате получается конструкция по своей прочности максимально близкая к прочности цельной детали.

2.     Еще одной особенностью сварных конструкций является то, что для их изготовления требуется меньше метала, чем для изготовления конструкций, соединенных с помощью заклепок или литых соединений. Причем, экономия может достигать довольно значительных объемов — до 20%, а это значит, что сварное соединение можно считать эффективным не только с точки зрения расхода материалов, но и с точки зрения стоимости всей металлоконструкции. То есть получается, что изготовление металлоконструкций с помощью сварного соединения экономически обладает большей рентабельностью, чем любые другие конструкции.

3.     Имеется у сварных конструкций и еще одна отличительная черта, логично вытекающая из предыдущей особенности — они весят меньше, чем конструкции, сделанные методом литья или собранные с помощью заклепочного соединения. И при этом по своей прочности они ничуть не уступают, а даже превосходят эти виды конструкций.

 

Технология изготовления сварных конструкций.

Технология производства сварных конструкций включает в себя несколько основных этапов. Для изготовления подобных металлоконструкций можно применять различные методы сварки — от автоматической и полуавтоматической до ручной электродуговой. Сварка может вестись в среде защитных газов, под флюсом и т.д. Способы сварных соединений также могут быть различными — тавровыми, торцевыми, стыковыми, угловыми и т.д.

Первым этапом производства сварных конструкций является подготовка всей технической документации, необходимой для создания детали, к которой предъявляются определенные требования.

Также важным этапом производства сварных конструкция является подготовка отдельных деталей к сварке. И здесь самое большое внимание следует уделять подготовке кромок деталей. Кромки стачиваются под определенным углом — и сделать это можно как с помощью шлифовальной машины, так и при помощи обычного напильника. Форма разделки кромок также может быть различной, но наиболее эффективной считается Х-образная разделка. Дело в том, что именно такой подход к разделке кромок может гарантировать максимально низкий объем наплавленного металла, получаемого в процессе разогрева кромок деталей, а это значит, что и качество получаемого соединения будет выше.

Одним из важных этапов при производстве сварных конструкций является их сборка. Это не только процесс, который требует большого внимания, но и работа, обладающая большой трудоемкостью — например, если производство конструкции носит индивидуальный характер, то процесс сборки может занимать до 50% всего времени ее изготовления. Дело в том, что именно от качества сборки зависит дальнейшее качество всего сварного соединения. Основными требованиями, предъявляемыми к сборке сварной конструкции, являются:

·        точное соответствие размерам, указанным в проектной документации

·        правильное расположение зазоров и их постоянные размеры

·        точное расположение деталей конструкции, в полном соответствии с проектной документацией

·        точность плоскостей конструкции и углов, под которыми они пересекаются

·        обеспечение минимально возможного допуска смещения деталей, если производится их стыковое соединение.

 

В заключении нужно отметить, что разработка технологии производства сварной конструкции производится индивидуально для каждой отдельной подобной конструкции в соответствии с технической документацией, требованиями, предъявляемыми к готовому изделию, а также имеющимся в распоряжении производителя оборудованием.

Изучить:  1. Достоинства сварных конструкций.

                  2. Особенности сварных конструкций.

                  3. Технология изготовления сварных конструкций.

 

 20.12.2021

                                                           группа 203

Предмет: Технология производства сварных конструкций.

Тема урока: Выполнение простых расчетов отдельных конструкций на прочность и устойчивость.

Классификация сварных конструкций

Сварные конструкции делят на стержневые, листовые и машиностроительные.

· Стержневые конструкции – каркасы строительных зданий, специальные конструкции (мачты, каркаса ЛА).

· Листовые конструкции – резервуары, газгольдеры, котлы, корпуса ЛА.

· Машиностроительные конструкции – валы рамы, станины и др.

Любая деталь, узел, конструкция, сооружение должны отвечать требованиям работоспособности и надежности.

Работоспособность. Работоспособностью называют состояние объектов, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Надежность. Под надежностью понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств. Любая современная машина или прибор, какими бы высокими характеристиками они не обладали, будут обесценены при ненадежной работе. Надежность зависит от всех этапов создания и эксплуатации изделий. Отказы в основном связаны с разрушениями (статическими, малоцикловыми и усталостными), изнашиванием и недостаточной жесткостью. Поэтому задачи обеспечения прочности, жесткости и износостойкости являются основными в проблеме надежности. Работоспособность и надежность деталей машин оцениваются определенными условиями и показателями – критериями. Важнейшими из них являются:

1) прочность – способность детали сопротивляться разрушению;

2) жесткость – способность деталей сопротивляться изменению формы, является одной из характеристик работоспособности деталей машин;

3) износостойкость, коррозионная стойкость, виброустойчивость и др.

 При расчете и проектировании деталей обычно используют один или два критерия, а остальные критерии удовлетворяются заведомо или не имеют практического значения для рассматриваемых объектов.

 

Прочность

 

Прочность – понятие довольно широкое. Существует инженерное и научное понятие прочности.

Под инженерной прочностью понимают способность материала сопротивляться пластическому деформированию, разрушению, способность конструкции сопротивляться потере устойчивости, потере коррозионной стойкости и др.

В научном более узком смысле понимают сопротивление разрушению материала.

Расчетная и конструкционная прочность

 

Конструкционная прочность – прочность, определенная путем испытаний конструкции или ее имитатора с учетом материала вида нагружения, условий эксплуатации и технологии ее изготовления.

Кроме экспериментальных методов на прочность используют методы расчетные.

Расчетная прочность – прочность найденная расчетом, путем использования простейших характеристик материала и аппарата теории связывающего эти характеристики с величиной прочности. Запас прочности – отношение одноименных величин одна из которых соответствует предельному состоянию, а другая состоянию эксплуатации.

При расчете необходим учет условий нагружения, и возможный характер разрушения.

Нагрузки могут быть:

· статическими – характеризуются весьма малыми скоростями нагружения;

· повторностатическими – один цикл не чаще чем раз в секунду;

· вибрационными – частота цикла превышает 1Гц;

· ударными – характеризуются весьма высокими скоростями нагружения.

Разрушение может быть:

· вязким – разрушение идет по телу зерна, место разрушения имеет матовый цвет под микроскопом;

· хрупким – разрушение идет по границам зерен, место разрушения имеет блестящий цвет под микроскопом; разрушающие напряжения ниже предела текучести материала.

· полувязким – разрушение идет частично по границам зерен, а частично по телу зерна.

Жесткость и устойчивость деталей

 

Жесткость - способность деталей сопротивляться изменению формы, является одной из характеристик работоспособности деталей машин. Жесткость оценивают по величине силы, вызывающей единичное перемещение (линейное или угловое) некоторой точки или сечения детали. Так, удлинение при растяжении стержня силой P

Δl=Pl/(EA) ( 2.1)

а жесткость стержня при растяжении, Н/мм

c=P/∆ℓ=EA/ℓ ( 2.2)

Характеристику, обратную жесткости, называют податливостью (мм/Н)

λ=1/c=ℓ/EA ( 2.3)

т. е. податливость равна перемещению сечения стержня (детали) под действием силы в 1Н.

Устойчивость

Расчеты на прочность и жесткость всегда ведутся исходя из предположения о том, что нагруженная конструкция занимает единственно возможное положение, в котором уравновешиваются внешние силы, и вызванные ими внутренние силовые факторы.

В действительности же в деформированном состоянии равновесие между внешними и вызываемыми ими внутренними силами упругости может быть не только устойчивым, но и неустойчивым.

Упругое равновесие будет устойчивым, если деформированное тело при любом малом отклонении от состояния равновесия стремится возвратиться к первоначальному состоянию и возвращается к нему после удаления внешнего воздействия, нарушившего первоначальное равновесное состояние. Упругое равновесие неустойчиво. если деформированное тело, будучи выведено из него каким-либо воздействием, приобретает стремление продолжать деформироваться в направлении данного ему отклонения и после удаления воздействия в исходное состояние не возвращается. Между этими двумя состояниями равновесий существует переходное состояние, называемое критическим, при котором деформированное тело находится в безразличном равновесии: оно может сохранить первоначально приданную eму форму, но может и потерять ее от самого незначительного воздействия.

Можно утверждать, что достижение нагрузками критических значений равносильно разрушению конструкции, так как неустойчивая форма равновесия неминуемо будет утрачена, что связано с практически неограниченным ростом деформаций и напряжений. Особая опасность разрушения вследствие потери устойчивости заключается в том, что обычно она происходит внезапно и при низких значениях напряжений, когда прочность элемента еще далеко не исчерпана.

До момента наступления критического состояния упругие деформации по величине весьма незначительны и нарастание их происходит почти незаметно для глаза. Но с момента наступления критического состояния до момента разрушения остаточные деформации нарастают крайне быстро, и практически нет времени принять меры по предотвращению грозящей катастрофы. Таким образом, при расчете на устойчивость критическая нагрузка подобна разрушающей при расчете на прочность. Для обеспечения определенного запаса устойчивости необходимо, чтобы удовлетворялось условие.

РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

 

Расчет на прочность может производиться по одной из двух методик - по предельному состоянию, или по допускаемым напряжениям. Методика расчета по допускаемым напряжениям принята при расчете машиностроительных конструкций, и основы ее использования приведены в курсе «Сопротивления материалов». При расчете строительных конструкций принята методика расчета по предельному состоянию, более совершенная, чем методика расчета по допускаемым напряжениям.

Предельное напряженное состояние – состояние, когда в точке возникает напряженное состояние, ведущее к возникновению нового процесса. Например, к развитию пластической деформации, к образованию трещины и т.д. Различные ПНС возникают при различных видах нагружения.

Предельное состояние – такое состояние, при котором конструкция теряет работоспособность или ее состояние становится нежелательной. Усилия вызывающие предельное состояние называются предельными

Следует различать предельные состояния и предельные напряженные состояния. Не всегда эти понятия совпадают. Примеры:

Увеличение напряжений при изгибе балки до предела текучести приводит достижению ПНС в точках максимально удаленных от нейтральной линии. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к достижению напряжениями уровня предела текучести во всем сечении – предельного состояния в сечении, в конструкции происходит качественные изменения, перемещения резко увеличиваются, поскольку в наиболее нагруженном сечении образуется пластический шарнир.

Увеличение напряжений при растяжении приводит к последовательному появлению следующих предельных напряженных состояний: а) начала равномерной пластической деформации; б) образования шейки; в) разрушения.

Метод расчета по предельным состояниям

 

В соответствии с ГОСТ 27751-88 "Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету" предельные состояния подразделяются на две группы:

· первая группа включает предельные состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций, оснований (зданий или сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом;

вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций (оснований) или уменьшающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы.

Предельные состояния первой группы характеризуются:

· разрушением любого характера (например, пластическим, хрупким, усталостным);

· потерей устойчивости формы, приводящей к полной непригодности к эксплуатации;

· потерей устойчивости положения;

· переходом в изменяемую систему;

· качественным изменением конфигурации;

· другими явлениями, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерными деформациями в результате ползучести, пластичности, сдвига в соединениях, раскрытия трещин, а также образованием трещин).

Предельные состояния второй группы характеризуются:

· достижением предельных деформаций конструкции (например, предельных прогибов, поворотов) или предельных деформаций основания;

· достижением предельных уровней колебаний конструкций или оснований;

· образованием трещин;

· достижением предельных раскрытий или длин трещин;

· потерей устойчивости формы, приводящей к затруднению нормальной эксплуатации;

· другими явлениями, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их срока службы (например, коррозионные повреждения).

Формально величину в правой части неравенств ( 2.4), ( 2.5), ( 2.6), мы можем принять за допускаемое напряжение, приемы расчета по предельному состоянию и допускаемым напряжениям совпадают, однако при расчете по предельным состояниям общий и неизменный коэффициент запаса прочности заменяется несколькими переменными величинами. Это позволяет при расчете по предельному состоянию проектировать эксплуатационно равнопрочные конструкции.

При определении расчетных сопротивлений для сварных швов R_W учитываются следующее: основной материал сварной конструкции, вспомогательные материалы используемые при сварке (марки покрытых электродов, электродных проволок), наличие либо отсутствие физических методов контроля сварного шва.

Изучить:  1. Классификация сварных конструкций.

                  2. Расчетная и конструкционная прочность.

                  3. Устойчивость.

                  4. Метод расчета по предельным состояниям.

.